G Wandlermoleküle Und Photosynthese Flashcards Preview

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Flashcards in G Wandlermoleküle Und Photosynthese Deck (12):
1

Welche Aufgaben erfüllen Wandlermoleküle in Organismen?

Umwandlung von:
-Lichtenergie in chemische Energie für Energiespeicher und Gerüstsubstanzen (Photosynthese)
-Chemischer Energie in Bewegung, elektrische Spannung oder Biosynthese (Muskulatur, molekulare Motoren (ATP-Synthese, Flagellarmotoren), Zitteraal)
-Iformation: Sinne und circadian Rythmen (Photorezeptoren wie Rhodopsine, Zugvögel (magnetische Sensoren), vermutlich Licht als Zeitgeber, Empfänger Cryptochrome)
-Systemregulation: über Hormone, Nervenreizleitung, im Gehrin, Steuerzentrale und Entscheidungsfällung.

2

Stellen Sie die Bruttoreaktion der Photosynthese dar. Woher stammt der produzierte Sauerstoff? Wie kann man die Herkunft bestimmen?

6 CO2 + 3 H2O -> C6H12O6 + 6 O2
Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, das lässt sich mittels Isotopenmarkierung belegen.

3

Welche Energiespeichermoleküle verwenden lebende Zellen? Worin bestehen die Unterschiede?

ATP: Sofort verfügbar, Halbwertszeit gering (wenige Sekunden/Minuten)

Kohlenhydrate: Umsatz über Glykolyse (liefert schon ATP und NADH) und den Citratzyklus.

Fette: Abbau zu Acetyl-CoA relativ langsam unter Bildung von NADH, dann Citratzyklus, dauert etwas länger durch den Transport von Fettsäuren aus den Fettsäurespeichern.

Aminosäuren: Nach Desaminierung Umsatz zu Pyruvat oder Acetyl-CoA, dann ab in den Citratzyklus.

ATP->sekundenbereich
Glukose->minuten
Glykogen->stunden
Fette->mehrere Tage

4

Welche Aufgaben haben „Antennenmoleküle“?

Antennenmoleküle müssen aufgenommene Energie möglichst rasch in eine andere Energieform abgeben, da elektronisch angeregte Antennenmoleküle unerwünschte chemische Reaktionen eingehen können.
Aufgabe: Absorption der Energie (Licht) und dadurch Einleitung der Umwandlung von „physikalischer“ in „chemische“ Energie.
Mechanismen: FRET, Excitonen oder Pumpen. Wenn Excitonen: Weiterleitung der Energie an das reaktive Zentrum. Z.B. Lichtsammelkomplex (Chlorophyll und seine speziellen Bindungsproteine).

5

Halobakterien können aerob und anaerob überleben. Welche Bedeutung hat das Protein Bakteriorhodopsin dabei?

Bakterioihodopsin wird erst gebildet, wenn die aerobe Energiegewinnung nicht mehr möglich ist. BR ist das Schlüsselmolekül zur bakteriellen Photosynthese.

6

Warum ändert Bakteriorhodopsin während seines Photozyklusses seine Farbe? In welchen anderen Proteinen ist ein ähnliches Verhalten zu finden?

Trans-cis-Isomerisierung im Chromophor Rhodopsin. Dadurch verändert sich die Geometrie des π-Systems, insbesondere aber die Umgebung des Chromophors - hypsochromer Effekt. Ähnliches Verhalten in Rhodopsinen.

7

Mit welchen zwei Mitteln wird eine Optimierung der Lichtausbeute bewerkstelligt?

Lichtsammelkomplexe, Trimeranordnung

8

Photosynthetische Systeme bestehen immer aus drei wesentlichen Komponenten: Akzeptor-Seperator-Mediator. Nennen Sie diese Komponenten des photosynthetischen Systems von Halobacterium salinarum (Bakteriorhodopsin) oder der normalen Pflanzenzellen.

Chlorophyll oder Retinal; Lipiddoppelschicht oder Zellmembran; Elektronen oder Protonen.

9

Was sind die Voraussetzungen für einen strahlungslosen Energietransfer?

Strahlungsloser Energietransfer (Förster-Energietransfer): spektraler Überlapp von Fluoreszenzspektrum und Absorptionsspektrum der Moleküle notwendig. Ist strahlungslos (!), basiert auf Dipol-Dipol-WW. Eine Beschreibung ist quantenmechanisch möglich.

10

Das Chromophor Retinal befindet sich sowohl in Bakteriorhodopsin, als auch im Sehpigment Rhodopsin. Wie unterscheiden sich in beiden Fällen die auftretenden Photoreaktionen?

Bakteriorhodopsin: all-trans wird zu 13-cis
Rhodopsin: 11-cis wird zu all-trans-Retinal

11

Es existieren Lebewesen, die nur mit dem Photosytem I oder II ausgestattet sind. Wie unterscheiden diese sich in ihrer Photosynthese von einer Pflanzenzellen mit beiden Photosystemen?

Sie betreiben anoxygene Photosynthese, der Sauerstoff produzierende Komplex fehlt.

12

Mittels Temperatursensoren kann ein menschlicher Körper seine Temperatur messen. Beschreiben Sie, wie der Körper eine Temperatur messen kann. Welches spezielle Merkmal weist die Temperaturmessung bei der normalen Körpertemperatur des Körpers von etwa 37°C auf, dieser wird absolut bestimmt?

Kalt- und Warmsensoren versenden je nach Temperatur in verschiedener Frequent Impulse an den Hypothalamus. Eine durch T-Erhöhung hervorgerufene Erhöhung der Frequenz des Wärmesensors erniedrigt die Impulsfrequenz des Kältesensors- und umgekehrt. Bei 37°C senden beide Sensoren mit der gleichen Frequenz Impulse aus. Dabei ist entscheidend, dass beim Kaltsensor die Frequenz auf dem abnehmenden, beim Warmsensor auf dem ansteigenden Frequenzverlauf liegt.